齿轮气体渗碳热处理工艺.docx

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齿轮气体渗碳热处理工艺

Fuwa广东富华重工制造有限公司GuangdongFuWaHeavyIndustriesCo.，Ltd.

我公司齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制

主要内容与使用范围

本标准结合中国齿轮标准化技术委员会、机械工业部郑州机械研究所起草的《齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制》，根据我公司齿轮材料及性能所编写的基本符合产品要求的一般规定。

本标准适用于钢制齿轮的气体渗碳、淬火和回火处理。

一、标准篇

1、GB1818金属表面洛氏硬度试验方法

2、GB1979结构钢低倍组织缺陷评级图

3、GB3077合金结构钢技术条件

4、GB5216保证淬透性结构钢技术条件

5、GB6394金属平均晶粒度测定方法

6、GB8539齿轮材料及热处理质量检验的一般规定

7、GB9450钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核

8、GB9452热处理炉有效加热区测定方法

9、GB10561钢中非金属夹杂物显微组织评定法

10、GB/T230金属洛氏硬度试验方法

11、GB/T13299钢的显微组织评定法

12、GB/T225-88钢的末端淬透性试验方法

13、ZBG51108钢件在吸热式气氛中的热处理

14、ZBJ36012钢件在吸热式气氛中的热处理

15、ZBT04001汽车渗碳齿轮金相检验

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二、材料篇

1、适合我公司齿轮产品的材料（见表一）

（遵循我国齿轮行业车辆齿轮钢采购标准CGMA001－2004钢号淬透能力）

表一

牌号

化学成分

C

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

S

P

Ti

保证齿轮心部34～淬40HRC透能力

SAE8822H

0.19～0.25

0.15～0.35

0.70～1.05

0.35～0.65

0.35～0.75

0.30～0.40

≤0.035

≤0.035

0.020～0.050

J8.0

SAE8620H

0.18～0.23

0.20～0.35

～0.700.90

～0.400.60

0.40～0.70

～0.150.25

0.02～0.04

≤0.030

J5.5

20CrMnTiH

0.17～0.23

0.17～0.37

～0.801.10

1.00～1.30

≤0.030

≤0.035

≤0.035

0.040～0.10

J6.0

20CrMoH

～0.170.24

0.17～0.37

～0.400.70

0.80～1.10

0.15～0.25

≤0.030

≤0.030

J6.0

22CrMoH

～0.190.25

0.17～0.37

～0.550.90

0.85～1.25

0.35～0.45

≤0.030

≤0.030

J15.0

20CrNi2MoH

0.18～0.23

≤0.12

0.50～0.70

～0.650.85

～1.501.90

0.28～0.38

≤0.0350

≤0.035

J6.0

20CrMnMo

0.17～0.23

0.17～0.37

0.90～1.20

1.10～1.40

≤0.030

～0.200.30

≤0.030

≤0.030

J6.0

2、齿轮材料的冶金质量

1）化学成分

合金结构钢化学成分应符合GB／T3077-88《合金结构钢技术条件》中的有关规定，保证淬透性结构钢化学成分应符合GB/5216-85《保证淬透性结构钢条件》中的有关规定。

检验标准执行GB223。

2）纯净度

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-6-6，含硫量＜0.015%10，当有特殊要求时，10按双方，含氢量为≤5.0×钢材氧含量≤20.0×协议规定。

3）低倍组织

一般疏松≤2级，中心疏松≤2级，偏析≤2.5级。

检验标准执行GBl979-80《结构钢低倍组织缺陷评级图》。

4）非金属夹杂物

非金属夹杂物按GB／T10561-89中Ⅸ级标准检验，A≤2，B≤2，C≤1，D≤1。

氧化物<3级，硫化物<3级，氧化物+硫化物<5.5级。

检验标准执行GB／T10561-89《钢中非金属夹杂物显微评定方法》。

5）带状组织

钢中带状组织≤3级。

检验标准执行GB／T13299-91《钢的显微组织评定方法》。

6）晶粒度

经930℃×3h渗碳后空冷，奥氏体晶粒度≥5级。

检验标准执行GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》。

7）末端淬透性

根据齿轮具体使用要求，按淬透性带订货，同炉钢中最大离散值为4HRC。

检验标准执行GB／T225-88《钢的末端淬透性试验方法》。

三、锻件质量控制篇

1、原材料的控制

1）锻件用原材料（含钢锭）应有质量保证书，并符合工艺文件规定的材料牌号、尺寸规格和性能要求。

2）原材料或坯料进厂后需经材料检验部门复检，锻造用的锻材及锻坯，都必须有复检合格单。

复检合格的原材料应有复检印记，不合格料应作出明显的标记。

3）合格料、待检料、不合格料应有明显的标记，且应分区存放，严禁混料。

4）合格料的入库、出库必须有严格的管理制度。

2、锻件的检验

1）工序检验

①每批锻件必须进行“首检三件”制度，检验合格后方可正式投产。

生产中严格执行自检、互检和专检。

②工序检验员应对生产现场进行巡回检查，对锻件加热炉温度的控制、锻造操作情况进行监控，并定期抽检锻件的外行尺寸和表面质量。

。

③锻件或坯料经检验合格后，检验员应在工序卡或记录卡上签字后方可转入下道工序2）锻件终检

①模锻件终检应按锻件图及GB12361、GB12362及合同等有关规定进行。

②自由锻锻件终检应按锻件图及JB4249、JB4385、ZBJ32003.1～003.8、ZBJ32001或合同等有关页14共页3第

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规定进行。

③在规定的锻件部位上打检验印记（挂标签）或其他标记均可。

④锻造时应使坯料整个截面得到均匀变形，锻造比按GB8539规定。

若采用封闭锻造，其流线应基本呈径向分布。

⑤锻坯不应有裂纹、折叠、过热及其他内部缺陷，也不能有最后加工无法除区的表面缺陷。

3）合格、不合格证

①合格证应有检验部门按有关技术标准或合同要求填写和签发锻件合格证。

②不合格品，经检验部门检验，确认为不合格的锻件，应隔离存放，并交质保体系的不合格品处理机构进行处理。

四、热处理设备篇

1、渗碳设备

1）渗碳可采用连续式气体渗碳、密封箱式炉、井式气体渗碳炉等。

2）连续式气体渗碳炉及密封箱式炉应能有加热、保温、冷却等各个阶段所设定的温度下保持所需时间。

3）连续式气体渗碳炉、密封箱式炉及井式气体渗碳炉的有效加热区内的温度应控制在预定值的±10℃以内，有效加热区按GB9452的规定测试。

4）渗碳加热设备应结构合理，设有使炉内气氛均匀流动的装置，渗碳加热室应具有良好的密封性，渗碳的原料供给系统应安全可靠。

2、淬火冷却设备及冷却介质

1）淬火冷却设备应具有可以控制的加热、冷却循环系统及搅拌装置。

2）淬火冷却设备应装有防火排烟装置。

3）淬火冷却介质应具有齿轮淬火所要求的冷却能力，且不易老化，其技术要求应符合有关标准。

在生产现场应有定期分析和调整的管理制度，以确保淬火质量。

3、清洗设备

清洗设备应具有浸泡、喷淋、油水分离等功能。

清洗液可用碱水，其温度为60～80℃。

也可用清洗剂。

4、回火设备

1）回火可采用连续式或周期式炉，其炉内有效加热区的温度应控制在预定值的±10℃以内。

2）回火设备应配有排油烟装置。

5、温度的测定及控制设备

1）渗碳淬火加热炉、回火炉应配有温度测控、自动记录及报警装置，淬火冷却设备应配有温度测控装置。

2）测温仪表及热电偶应定期校检，并应符合GB9452的规定。

6、炉内气氛的测定及控制设备

炉内气氛可采用CO红外仪、氧探头、电阻丝、露点仪、定碳片通讯取气分析等方法进行测定2与控制。

相关设备按各自使用说明书操作。

碳势控制精度应在±0.05%范围内。

五、热处理工艺技术篇

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1、渗碳前的预处理

1）等温正火

①能有效控制冷却时的相变，使相变在等温温度下进行，能够获得均匀一致、满足要求的显微组织及硬度，其测试部位可参照JB/T6077，硬度应均匀，硬度差值≤25HBS，同一批硬度差≤40HBS。

②粗大的奥氏体晶粒形成的平衡组织（铁素体加珠光体），在后序渗碳加热时可以重新获得细小均匀的奥氏体晶粒。

③预处理采用等温正火处理的零件，能够可靠地获得良好切削加工性能和稳定的淬火变形规律。

2）去应力处理

对要求高的齿轮以及模数大于14的齿轮，齿形粗加工后应进行去应力退火处理或在600～680℃进行高温回火。

3）渗碳处理前的准备工作

①探伤：

按GB8539或行业标准，进行超声波或磁粉探伤检验

②表面清理：

待渗碳的齿轮及料盘均应进行清理或置于450～550℃炉内气化脱脂，除去表面油污、铁屑及其他有害杂物。

③防渗措施：

按ZBG51108规定对齿轮不需渗碳的部位，可以采用防渗涂料涂敷表面。

也可采用镀铜或预留加工余量等防渗措施。

4）随炉试样

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随炉试样材料应与被处理齿轮材料相同，其形状尺寸应能代表齿轮实际处理情况，根据需要可采用如下任一形式。

①仿形试样或齿形试样，应至少有3个轮齿。

齿根以下截面厚度等于齿根圆齿厚的二分之一，或根据齿轮模数选取，一般大于10mm；齿宽为齿根圆齿厚的2～3倍。

（见附录二）

②渗碳层检验试样表

表二

齿轮模数

圆棒试样尺寸（直径D×长度L）

6＜

16×35

6～18

25×50

18

＞

直径等于1/2齿高处的齿厚，长度=（2～3）×直径

③心部硬度与心部组织检验试样（见表三）

表三

齿轮模数

圆棒试样尺寸（直径D×长度L）

6＜

32×76

6～10

56×130

10～18

76×180

＞18

90×205

）随炉钢铂定碳5页14共页6第

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①将一定长度30～60mm铂片用细砂把锈渍打磨干净，并用丙酮或酒精清洗干净、晾干，然后用天平测出渗碳前的重量并作记录。

将取样杆抽出，将铂片用镊子置于取样杆端部螺旋丝中，将其插入取样孔球阀外段，拧上后端螺冒，然后打开球阀将杆送